Цифро-аналоговый преобразователь DAC

Отличительные особенности

· 12-битная разрешающая способность

· Частота преобразования до 1 МГц

· Конфигурируемый диапазон преобразования

· Несколько источников запуска

· 1 непрерывный выход или 2 выхода с выборкой-хранением

· Встроенная калибровка смещения и коэффициента передачи

· Высокая нагрузочная способность

· Внутренний или внешний ИОН

· Возможность соединения с входом аналогового компаратора или АЦП

· Экономичный режим работы

Обзор

Модуль DAC предназначен для преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение. Он обладает 12-битной разрешающей способностью и способен выполнять преобразование с частотой 1 МГц. В качестве выхода ЦАП могут выступать либо один непрерывный выход, либо два отдельных выхода со схемой выборки-хранения. Модулем также поддерживается экономичный режим работы и калибровка коэффициента передачи и смещения.

Размах выходного сигнала зависит от опорного напряжения (V_REF). В качестве ИОН могут быть выбраны следующие источники:

· AVCC

· Внутреннее напряжение 1.00В

· Внешнее напряжение, поданное на вывод AREF порта А или В

Выходное напряжение канала ЦАП можно описать следующим выражением:

VDACx = CHnDATA * VREF / 0xFFF

Базовая функциональная схема модуля DAC показана на рисунке 26.1. Здесь отражены не все функциональные возможности модуля.

Рисунок 26. Функциональная схема модуля DAC

26.3 Запуск преобразования

Преобразования инициируются либо записью данных в регистры данных, либо входящим событием.

Когда режим автоматического запуска преобразований не используется, очередное преобразование автоматически запускается при появлении в регистре данных DAC нового значения. Если же режим автоматического запуска используется, каждое новое преобразование будет выполняться при поступлении события в выбранном канале события, но при условии, что в регистре данных имеется новое, еще непреобразованное значение.

Запись в регистры данных можно выполнить как программно, так и с помощью контроллера DMA.

Выходные каналы

В качестве выхода DAC могут служить либо один непрерывный выход (канал 0), либо два отдельных выхода со схемой выборки-хранения. Выходы выборки-хранения могут работать полностью независимо, позволяя генерировать два аналоговых сигнала, различающихся как по амплитуде, так и по частоте.

Для каждого из выходов выборки-хранения предусмотрены отдельные регистры данных и регистры управления преобразованием. Выходное напряжение DAC можно подать на вход других аналоговых УВВ микроконтроллеров XMEGA: аналоговый компаратор или АЦП. Это напряжение берется прямо с выхода ЦАП, а не с выхода схем выборки хранения.

Синхронизация модуля DAC

Модуль DAC синхронизируется сигналом синхронизации УВВ CLKPER. Интервал преобразований и частота обновления в режиме выборки-хранения задаются кратно периоду сигнала синхронизации УВВ.

Ограничения к временным характеристикам

Для корректной работы модуля DAC необходимо соблюдать ряд ограничений к временным характеристикам, которые задаются кратно периоду сигнала синхронизации УВВ. Несоблюдение ограничений может ухудшить точность преобразования.

· Время выборки DAC - промежуток времени от момента завершения преобразования в канале до запуска нового преобразования. Этот промежуток не должен быть менее 1 мкс в одноканальном режиме и 1.5 мкс в двуканальном режиме (режим выборки-хранения).

· Время обновления DAC - интервал времени между обновлениями каналов в двухканальном режиме. Величина этого интервала не должна превышать 30 мкс.

Экономичный режим работы

При необходимости снижения потребляемого тока во время преобразований модулем DAC, его можно перевести в экономичный режим работы. В этом режиме, между выполнением преобразований модуль переходит в отключенное состояние. Работа в этом режиме сопровождается увеличением времени преобразования при запуске нового преобразования.

Калибровка

Чтобы добиться оптимальной точности преобразования, можно задействовать возможности калибровки коэффициента передачи и смещения модуля DAC. Калибровочные значения для корректировки коэффициента передачи и смещения являются 7-битными.

Наилучшие результаты калибровки достигаются при её выполнении в тех же условиях, в которых планируется использовать ЦАП, т.е. при одних и тех же VREF, выходном канале, времени преобразования и интервале обновления.

Теоретическая передаточная функция ЦАП была показана в параграфе 26.2. С учетом погрешностей её можно записать следующим образом:

VDACxX = offset + gain * CHnDATA / 0xFFF

У идеального ЦАП коэффициент передачи (gain) равен 1, а смещение (offset) - 0.

Описание регистров